Resina espandente: test d’iniezione nel terreno

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Test d’iniezione con resina Uretek Geoplus®

Il metodo Deep Injections®, per il consolidamento e l’aumento della capacità portante del terreno di fondazione con iniezioni di resine espandenti, è stato sviluppato e brevettato dalla società Uretek srl.
Il materiale d’iniezione Uretek Geoplus® è già impiegato con successo in numerosi paesi europei.
L’Austrian Institute of Technology GmbH è stato incaricato, da Uretek Austria, di redigere una relazione tecnica basata sulla documentazione esistente e sui risultati di prove d’iniezione in scala reale.

 

Resine espandenti

PROVE D INIEZIONE IN SCALA REALE
Note generali – Strutturazione delle prove
Nell’autunno 2009 sono state condotte prove d’iniezione in scala reale con resina Uretek Geoplus® in un sito dell’AIT.

Scopo delle prove era dimostrare l’efficacia del materiale d’iniezione attraverso prove geotecniche di tipo convenzionale. In questo ambito erano previste indagini con il penetrometro leggero DPL, misurazioni del contenuto di acqua con sonda isotopica, la determinazione del modulo di deformazione dinamica con piastra di carico dinamica, nonché la realizzazione di prove di carico con piastra circolare (DN 600 mm).

Le prove si sono svolte su tre diversi tipi di terreno naturale, senza iniezione (terreno di riferimento) e con iniezione. Dal confronto dei risultati ottenuti con e senza iniezione è stata definita l’efficacia o l’azione migliorativa, sul terreno, della miscela iniettata.

Tutte le prove sono state realizzate in presenza di condizioni al contorno ben definite e riproducibili (densità a secco, contenuto di acqua, grado di compattazione), in modo da assicurare la comparabilità dei risultati.
Come substrati naturali sono stati utilizzati un terreno di natura non coesiva (calcare di Leitha), e due terreni coesivi (denominati Tegel e Löss). Le prove d’iniezione sono state realizzate in tre contenitori cilindrici riempiti con i tre terreni naturali.

In ogni contenitore è stato inserito un volume di terreno di circa 2,4 m3; i singoli terreni sono stati inseriti nei contenitori per la prova di riferimento (terreno non iniettato) e la prova di iniezione in condizioni pressoché uguali (densità e contenuto d’acqua).
Nell’ambito delle prove di carico, sui contenitori è stato applicato, in modo alternato, un elemento portante costituito da due supporti a “I” in acciaio, collegati l’uno all’altro mediante barre di acciaio. Il materiale inserito nei contenitori è stato sottoposto ad un carico mediante una piastra di carico, con diametro di 60 cm, completa di cilindro idraulico e pressa. L’assestamento della piastra è stato registrato con l’ausilio di quattro comparatori centesimali.

VANTAGGI DI QUESTA PROVA:
Condizioni al contorno definite con chiarezza.
Terreno omogeneo con parametri chiaramente definibili (densità a secco, contenuto d’acqua).
Possibilità di valutare visivamente l’intero volume migliorato.
Indagine parallela su diversi tipi di terreno presso un unico sito (tre contenitori l’uno accanto all’altro con diversi tipi di terreno).

SCOPO DELLE PROVE:
Determinazione dei parametri geotecnici di base dei terreni iniettati con l’ausilio di metodi d’indagine convenzionali (sondaggi, determinazione della densità).
Determinazione delle curve cedimento/tempo per diversi carichi applicati.
Comparazione del comportamento deformativo dei terreni iniettati e non iniettati in presenza di condizioni al contorno definite e con lo stesso procedimento di carico.
Determinazione e comparazione del modulo di deformazione dei terreni iniettati e non iniettati.

RISULTATI:
I risultati delle prove di carico evidenziano con chiarezza l’effetto positivo del materiale d’iniezione Uretek Geoplus®, espanso e polimerizzato, sul comportamento di deformazione nonché sulla capacità portante dei tipi di suolo oggetto dell’indagine.

Nel caso dei terreni non coesivi (calcare di Leitha), con l’iniezione si è potuta ottenere una netta riduzione degli assestamenti indotti dal carico simulato sulle fondazioni.
La curva di assestamento sotto carico risulta decisamente appiattita.
Il ciclo di scarico mostra analogamente un andamento orizzontale: si tratta pertanto di deformazioni plastiche.
Non vi è alcuna indicazione di una compressione e decompressione elastica della resina espansa.
L’osservazione dell’area di iniezione rivela che il materiale ha completamente permeato i vuoti, dando origine ad una struttura del terreno che presenta le caratteristiche di un conglomerato.
L’espansione della resina è avvenuta uniformemente su un’ampia superficie.

Anche nel caso dei terreni di natura coesiva (Tegel, Löss), l’iniezione ha determinato una netta riduzione degli assestamenti indotti dalla prova di carico.
Inoltre anche la capacità portante risulta decisamente migliorata.
Ciò appare evidente se si osservano le curve di assestamento sotto carico del Tegel.
Il tegel non iniettato raggiunge la sua capacità portante limite già a ca. 200 kN/m2, mentre il terreno iniettato con resina Uretek Geoplus® è in grado di reggere il carico massimo di 400 kN/m2.
La resina ha formato nel Tegel un fitto reticolo di lame; grazie a questa struttura lamellare, si genera da un lato una compattazione localizzata del terreno in prossimità delle lame e dall’altro il suo irrobustimento per effetto del reticolo.

A causa della sua compattezza estremamente allentata, il terreno “Löss” analizzato rappresenta un caso a parte.
Nel terreno non iniettato, la capacità portante limite viene raggiunta fin dai primi cicli di carico. In seguito all’iniezione risulta invece applicabile un carico fino a 100 kN/m2 con assestamenti ancora accettabili; ciò significa un netto aumento della capacità portante e al contempo la riduzione degli assestamenti risultanti.

RISULTATI E CONCLUSIONI DELLE INDAGINI GEOTECNICHE
TERRENOCOESIVO – LÖSS

Resine espandenti
Terreno coesivo – Löss: prove di carico.
Grafico carico-spostamento – Löss

Resine espandenti
Valutazione del sondaggio con penetrometro leggero nel Löss

Resine espandenti
Espansione della resina nell’area circostante il punto di iniezione

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